模板测试

 模板测试（Stencil Test）是3D渲染中的一种技术，它根据预设条件比较参考值与模板缓冲区的值来决定片段是否进行下一步深度测试。本文介绍了模板测试的条件判断公式、语法，包括命令、比较函数，以及更新操作的各种关键字，如Keep、Zero等。并通过穿透效果的例子展示了模板测试的实际应用场景。 摘要由CSDN通过智能技术生成

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介绍

模板测试stencil test是3d渲染管线中介于透明测试alpha test和深度测试depth test之间的测试，目的是根据条件来比较设置的参考值referenceValue和模板缓冲区stencil buff中对应的值stencilBuffValue的大小，如果条件满足就让片段 fragment （候选的像素）进入下一测试，即深度测试，条件不满足就过滤掉片段，不把对应材质的片段输出到屏幕。
条件判断公式如下：

if(referenceValue & readMask comparisonFunction stencilBuffValue & readMask)
    条件满足，通过片段
else
    条件不满足，过滤片段

其中，stencilBuffValue是模板缓存中的值，其他由我们定义。

语法

1. 命令

Stencil
{
    Ref referenceValue //参考值
    ReadMask  readMask  //读取掩码，取值范围也是0-255的整数，默认值为255，二进制位11111111，即读取的时候不对referenceValue和stencilBufferValue产生效果，读取的还是原始值
    WriteMask writeMask  //输出掩码，当写入模板缓冲时进行掩码操作（按位与【&】），writeMask取值范围是0-255的整数，默认值也是255，即当修改stencilBufferValue值时，写入的仍然是原始值
    Comp comparisonFunction  //条件，关键字有，Greater（>），GEqual（>=），Less（<），LEqual（<=），Equal（=），NotEqual（!=），Always（总是满足），Never（总是不满足）
    Pass stencilOperation  //条件满足后的处理
    Fail stencilOperation  //条件不满足后的处理
    ZFail stencilOperation  //深度测试失败后的处理
}

2. Comparison Function

比较函数是其中之一:
- Greater
只显示引用值大于缓冲区值的像素。
- GEqual
仅呈现引用值大于或等于缓冲区中的值的像素
- Less
只显示引用值小于缓冲区中值的像素。
- LEqual
仅呈现引用值小于或等于缓冲区中的值的像素。
- Equal
只呈现引用值等于缓冲区中的值的像素。
- NotEqual
只呈现引用值与缓冲区中的值不同的像素。
- Always
让模板测试总是通过。
- Never
让模板测试总是失败。

3. 更新操作：

Pass（模板测试和深度测试都通过了，该如果更新深度缓冲）、Fail（当模板测试和深度测试失败时）、ZFail（当模板测试通过而深度测试失败时）可设置的关键字如下：
- Keep
保留当前缓冲中的内容，即stencilBufferValue不变。
- Zero
将0写入缓冲，即stencilBufferValue值变为0。
- Replace
将参考值写入缓冲，即将referenceValue赋值给stencilBufferValue。
- IncrSat
stencilBufferValue加1，如果stencilBufferValue超过255了，那么保留为255，即不大于255。
- DecrSat
stencilBufferValue减1，如果stencilBufferValue超过为0，那么保留为0，即不小于0。
- Invert
将当前模板缓冲值（stencilBufferValue）按位取反
- IncrWrap
当前缓冲的值加1，如果缓冲值超过255了，那么变成0，（然后继续自增）。
- DecrWrap
当前缓冲的值减1，如果缓冲值已经为0，那么变成255，（然后继续自减）。

穿透效果：

创建三个GameObject按照离相机有近到远分别是Sphere_InfrontWall、Wall、Cube_BehindWall。
由于Stencil的设置与渲染顺序有关，因此这里先使用Render Queue固定渲染顺序为：Wall、Sphere_InfrontWall、Cube_BehindWall（可任意设定，并根据设定的顺序编写Stencil代码）


附上代码：

Shader "Hidden/Wall"
{
    Properties
    {
        _MainColor ("Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    SubShader
    {
        // No culling or depth
        Cull Off ZWrite Off ZTest Always

        Tags { "Queue" = "Background" }

        Pass
        {
            Stencil
            {
                Ref 9
                Comp Always
                Pass Replace
                //此时，模板缓冲值为9
            }
            Color[_MainColor]
        }
    }
}

Shader "Hidden/InfrontWall"
{
    Properties
    {
        _MainColor ("Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    SubShader
    {
        // No culling or depth
        Cull Off ZWrite Off ZTest Always

        Tags { "Queue" = "Geometry" }

        Pass
        {
            Stencil
            {
                Ref 2
                //丢掉与Wall重叠的区域
                Comp NotEqual
                Pass Replace
                // 此时模板缓冲值为2
            }
            Color[_MainColor]
        }
    }
}

Shader "Hidden/BehindWall"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        // No culling or depth
        Cull Off ZWrite Off ZTest Always

        Tags { "Queue" = "Transparent" }

        Pass
        {
            Stencil
            {
                Ref 2
                Comp Equal 
                //显示与InfrontWall重叠的区域
            }
            SetTexture[_MainTex]
        }
    }
}

参考：

ShaderLab: Stencil
Unity3D Shader示例之使用模板测试Stencil Test制作窗口效果
UnityShader实例09:Stencil Buffer&Stencil Test
模板测试